碳基纳米结构可以根据其精确的键合结构显示出异常多样的特性。这包括石墨烯纳米带 (GNR),1-3 其中石墨烯晶格被限制为狭窄的一维条纹。具有扶手椅取向边缘的 GNR 显示出半导体带结构。相比之下,锯齿形甚至手性 GNR 是准金属的,并且会形成自旋极化边缘态,2-5 除非它们非常窄。在这种情况下,两侧的边缘态相互杂化,这会猝灭自旋极化并赋予带常规的半导体带结构。6,7 对于具有 (3,1) 手性矢量的带,维持准金属行为所需的最小宽度包括从一侧到另一侧的六条碳锯齿线。6 这一理论预测最近已通过合成和光谱表征 Au(111) 上不同宽度的 (3,1) 手性 GNR 得到实验证实。 8 然而,这些纳米带,就像纯锯齿状边缘的 GNR 9 或具有与周期性锯齿状边缘段相关的低能态的其他 GNR 10–12 一样,迄今为止仅在 Au(111) 上合成和表征。为了研究具有较低功函数的不同基底对纳米带电子特性的影响,我们在弯曲的 Ag 晶体 13 上合成了六条锯齿状线宽的 (3,1) 手性 GNR((3,1,6)-chGNR,图 1a),该晶体相对于中心 (111) 表面取向向两侧跨越高达 ±15 度的邻位角(图 1b)。整个晶体的合成都是成功的,但样品每一侧的不同类型的台阶对纳米带的优选方位角排列有不同的影响。这为我们提供了一个理想的样品,可通过角分辨光电子发射 (ARPES) 研究沿纳米带纵轴和垂直于纳米带纵轴的能带色散。我们使用的反应物是 2',6'-二溴-9,9':10',9”-四蒽 (DBTA,图 1a),合成方法见补充信息。8 它经过
光子是理想的信息载体,因为它们之间的超快传输速度和最小的相互作用。光子携带的信息按频率,振幅和相位调制编码为波。通过右圆极化分类的光学手性提供了额外的编码能力。1特别是将光的手性与单光子发射结合起来,为量子光学的研究创造了新的最前沿。单光子源为在单Quanta级别操纵光与互动的网关打开了网关。量子状态的叠加和纠缠特性的研究增强了安全的通信和量子计算。从这个角度来看,我们重点介绍了手性光生成器的最新进展,并讨论了将手性单光子用于未来应用的可能性。
§ 这些作者对本研究的贡献是相同的。 *通讯作者。电子邮件:govorov@phy.ohiou.edu、qbwang2008@sinano.ac.cn、m.hentschel@pi4.uni-stuttgart.de、na.liu@kip.uni-heidelberg.de
随着体积自旋转移矩 (STT) [11,12] 和自旋轨道矩 (SOT) [13–16] 机制的进步,电流诱导畴壁 (DW) 运动 (CIDWM) 已从平面磁性 [8] 演变为合成反铁磁 (SAF) [9,10] 赛道。在铁磁体/重金属 (HM) 界面处存在破缺的反演对称性时,自旋轨道耦合产生手性自旋矩,[17] 驱动 Néel 畴壁运动,具有强垂直磁各向异性 (PMA) 的薄膜,由铁磁体/HM 界面处的 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用 (DMI) 稳定,[18] 可以沿电流方向以高速移动 [12,15,19],既可以沿直线赛道,也可以沿曲线赛道移动。 [20] 据报道,SAF 赛道中存在一种更高效的 DW 运动,该赛道由两个垂直磁化的铁磁子赛道组成,它们通过超薄钌层反铁磁耦合。[10] SAF 结构中的巨大交换耦合扭矩 (ECT) 提供了一种额外的主导驱动机制,允许将 DW 传播速度提高到 ≈ 1000 ms − 1 以上。[10,21] 稀土-过渡金属合金中的 ECT 在亚铁磁合金的角动量补偿温度下进一步最大化。[22,23] 最近,在某些磁绝缘体中也发现了高效的 CIDWM。[24]
在手性阳离子催化中,催化剂与阴离子中间体配对,通常是由无机碱基的反应物质子抽象引起的它形成的。例如,诸如烷基化,迈克尔添加,藻反应和曼尼奇反应等反应已经融合了中间体,并且可以使用手性阳离子相转移的细胞来促进中间体。1 B其他阴离子(例如氰化物和uoride)也可以使用这种方法分别激活以进行氰化和uorination。然而,涉及中性电子状态的反应物或对无机碱基的反应物不能使用手性阳离子催化剂进行催化。因此,为了扩大手性阳离子催化的范围,人们热切期望制定避免这种弱点的策略。为了激活与甘氨酸schi b碱添加的烯丙基醋酸盐,锣3 a和takemoto 3 b,c在
所研究的 LCLC 是色甘酸二钠 (DSCG) 的水溶液,这种材料的商品名为“色甘酸”或“色甘酸钠”,是预防过敏和哮喘相关症状的药物中的活性成分。2 在水中,DSCG 分子面对面堆叠,使其疏水核心免受极性环境的影响。这种自组装产生细长的圆柱形聚集体,直径约 2 纳米,堆叠距离为 0.34 纳米,这使它们类似于双链 DNA (dsDNA)。然而,dsDNA 是手性的,而 DSCG 分子不是,并且没有沿聚集体轴的持续扭曲。这种分子尺度的差异在宏观层面上表现出色。在水溶液中,dsDNA 分子相对于彼此扭曲,形成所谓的胆甾型液晶,其宏观螺距在微米级。分子手性和宏观手性之间微妙的关系仍是当前研究的课题。3 相反,水中的非手性 DSCG 聚集体彼此平行排列,形成具有优选方向 n ̂ 的镜像对称向列液晶,该方向称为指向矢。手性分子的手性堆积随处可见,而非手性分子的手性堆积却很少见。非手性分子形成的液晶的宏观镜像对称性破缺需要特殊的空间限制。Charles-Victor Mauguin 在巴黎参加了 Pierre Curie 关于物理效应对称性的讲座后,萌生了探索晶体学和液晶的想法,并
1 北京航空航天大学微电子学院费尔特北京研究所,北京 100191 2 瑞士洛桑联邦理工学院材料研究所(IMX)纳米磁性材料与磁子学实验室,洛桑 1015 瑞士 3 科罗拉多州立大学物理系,科罗拉多州柯林斯堡 80523 美国 4 中国科学院大学物理研究所北京凝聚态物理国家实验室,北京 100190 5 北京大学物理学院电子显微镜实验室,北京 100871 6 北京大学物理学院国际量子材料中心,北京 100871 7 南方科技大学深圳量子科学与工程研究院、物理系,深圳 518055 8 量子物质协同创新中心,北京 100871,中国 9 洛桑联邦理工学院(EPFL)工程学院微工程研究所(IMT),洛桑 1015,瑞士
我们从理论上研究了手性波导中光子的少体和多体动力学。特别是,我们研究了脉冲通过手性耦合到波导的 N 个两级系统集合的传播。我们表明,该系统支持相关多光子束缚态,这些束缚态具有明确定义的光子数 n,并以 1 =n 2 的群延迟比例在系统中传播。这产生了一个有趣的结果,即在传播过程中,入射相干态脉冲会分解为不同的束缚态分量,这些分量可以在足够长的系统中在输出端空间分离。对于足够多的光子和足够短的系统,我们表明 n 体束缚态的线性组合恢复了自诱导透明中众所周知的平均场孤子现象。因此,我们的工作涵盖了从少光子量子传播到真正的量子多体(原子和光子)现象以及最终的量子到经典跃迁的整个范围。最后,我们证明束缚态可以与额外的光子发生弹性散射。总之,我们的结果表明,光子束缚态是真正独特的物理对象,它来自光子和两级发射器之间最基本的光物质相互作用。我们的工作为在手性波导 QED 中研究量子多体物理和光子孤子物理打开了大门。
可控的方式。[6] 然而,自上而下的技术不可扩展,且大多数技术耗时耗力,从而阻碍了它们的潜在应用。特别是手性微结构可以通过调制飞秒激光焦点的单次曝光快速制造。[7] 其几何形状严格由可实现的结构化焦点决定,并且得到的表面质量相当差。相反,自下而上的方法提供了一种经济高效且可扩展的替代方法,通过由不同材料(如共聚物、[8] 肽、[9] 纳米粒子 [10] 和 DNA 四面体 [11] 制成的亚基的顺序自组装来创建分层纳米结构。不幸的是,由于自发自组装过程的固有特点,对几何形状、空间排列、规律性和螺旋性的精确控制非常困难。自上而下和自下而上相结合的混合制造技术的最新进展有望克服上述一些限制。[12] 特别是,通过介导弹性毛细管相互作用的毛细管力驱动自组装引起了人们的极大兴趣,因为它具有简单性和可扩展性的独特优势,[13] 并且在一定程度上已用于混合制造策略。基于光刻的技术已经实现中尺度刷毛的制造,并且通过利用弹性毛细管聚结已经得到高度有序的螺旋簇。[14] 然而,由于圆形原纤维具有旋转对称性,因此单个簇所实现的手性是随机的。虽然可以通过将横截面渲染为矩形来获得特定的手性重排,但手性的可调性仍然有限。利用电子束光刻技术实现10纳米级的纳米柱,然后通过毛细管力诱导的纳米内聚力进行自组装。[15] 利用多光束干涉光刻技术,结合溶液蒸发过程中的毛细管力,制备并组装大面积图案化微柱。[16] 我们之前的研究表明,可以利用毛细管力来驱动直柱生成具有高度可控性的分级微结构。[17] 然而,由于毛细管力在微尺度上很难利用,它们都无法实现可控的手性结构。因此,开发一种简便、可控、高效的功能手性结构制备方法是十分有必要的。
手性量子网络为实现量子信息处理和量子通信提供了一种有希望的途径。本文我们描述了手性量子网络中两个相距遥远的量子节点如何通过一个共同的一维手性波导中的光子传输而动态地纠缠在一起。我们利用手性耦合的单模环形谐振器中的方向不对称性来产生两个原子之间的纠缠态。我们报告的纠缠度高达 0.969,比 Gonzalez-Ballestero 等人提出并详细分析的 0.736 有了很大的改进。[Phys. Rev. B 92, 155304 (2015)]。这一显著的增强是通过引入微谐振器实现的,微谐振器可作为光和物质之间的有效光子接口。证明了我们的协议对实验缺陷的稳健性,例如节点间距离的波动、不完美的手性、各种失谐和原子自发衰变。我们的建议可用于量子网络中的长距离纠缠产生,这是量子计算和量子信息处理中许多应用的关键因素。